纳米抗菌聚丙烯管材专用料
前言
细菌等疾病微生物无处不在，长期以来一直威胁着人类的健康。随着人们生活方式的改善，家用电器、装饰建材、日用纺织品等现代生活用品已经大 量进入人们的日常生活。尽管它们可以提升我们的生活质量，但是，这些材料和新产品在抵御细菌、霉菌对人类侵害方面却无能为力。例如，家用产品中的"冰箱综 合症"就是典型的因食用冰箱中被细菌感染的食物而出现的病症。类似通过电话、公共汽车等环境接触传播疾病的例子在人们日常生活中不胜枚举，细菌等疾病微生 物已经成为威胁人类健康的重要杀手。
据成都市健康教育所和市疾病预防控制中心对全市250户家庭进行的一项抽样调查发现：作为清洁物的牙刷、卫生洁具、洗衣机、肥皂等用品污染严重，其中牙刷的重度污染率竟达50.2%，相当于每两支牙刷中就有一支重度污染。
据悉，在采集的5500件样品中，25.4%的家用物品细菌污染严重；在受重度污染的一半牙刷中，相当多的牙刷受到致病因子幽门螺旋菌的污染（这 些都是容易引起胃溃疡和胃癌的病菌）。另外，33.5%的卫生洁具、25.6%的洗衣机和27.1%的肥皂也受到一定程度的污染；在其他家庭日用物品中， 大肠杆菌群污染率为30.5%，其中以抹布最为严重，阳性率高达61.8%。
长期以来，人们以"水洗"作为讲卫生的主要方法，如洗脸、洗手、洗澡、洗衣、洗餐具等，"以水洗为净"，事实上，水受到的细菌污染也日益严重，就是桶装"纯净水"，有关部门的多次抽检公告，也有一些细菌超标，为"不合格"纯净水。
抗菌材料及其应用正在成为研究热点[1-3]，例如，人们日常生活用水都来自公共自来水管道，如果将输水管道做成抗菌塑料管道，对水卫生具有重要意义。
成都正光科技股份有限公司与中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验室和四川大学合作，以纳米蒙脱土、纳米无机杀菌剂和聚丙烯为主要原料，用插 层复合技术制备成纳米抗菌聚丙烯管材专用料，各项技术性能指标全面超过进口PP-R管材专用料，抗菌率达100%。2001年6月16日，该项成果通过省 级技术鉴定，这种用纳米技术制备的抗菌管材专用料，"属国内首创，达到国际先进水平"。
1、纳米抗菌聚丙烯管材专用料的技术性能对比
纳米抗菌聚丙烯管材专用料（NPP-R），经化学工业合成树脂质量监督检验中心， 按国际标准试验方法，与北欧化工PP-R和德国DSM公司PP-R对比检测评定，除长期静压（110℃，8760h） 试验还在国家化学建材检测中心检测外，其余各项指标均全面超过进口PP-R管材专用料的技术性能。 对比评定结果见表1。用纳米抗菌塑料制成的管材，经四川省产品质量监督检验所检验，满足PP-R管材的技术质量要求， 纳米抗菌聚丙烯管材性能检验结果见表2。
NPP-R和北欧化工PP-R及德国DSM公司PP-R性能对比 表1
| 产品性能 | 单位 | DSM Vestolen P9421 |
NPP-R | 北欧化工 RA130E |
测试方法 |
| 密度 | g/cm3 | 0.895 | 0.908 | 0.905 | ISO1183 |
| 熔融指数 230℃/2.16N |
g/10min | 0.24 | 0.26 | 0.25 | ISO1133 |
| 摆锤冲击强度
+23℃ |
|
|
|
|
|
| IZOD冲击强度[+23℃(缺口)] | KJ/㎡ | 15 | 44 | ISO180 | |
| 拉伸屈服强度 拉伸断裂强度 弹性模量 |
N/mm2 N/mm2 N/mm2 |
27 32 850 |
30 33 1070 |
25 900 |
ISO527 |
| 弯曲模量 | N/mm2 | 900 | 1540 | 800 | ASTMD790 |
| 维卡软化温度
10N |
|
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|
ISO306/A ISO306/B |
| 熔点，DSC | ℃ | 146 | 169 | ISO3146 | |
| 长期静压（95℃） | ＞1000 | ＞1000 | ＞1000 | ISO1167 | |
| 线性膨胀系数 | K-1 | 1.5×10-4 | 1.13×10-4 | 1.5×10-4 | DIN53752 |
| 热传导率 | W/mK | 0.24 | 0.26 | 0.24 | DIN52615 |
纳米抗菌聚丙烯管材技术性能检验结果 表2
| 检测项目 | 检测结果 | 试验方法 |
|---|---|---|
| 纵向尺寸回缩率% | 0.99 | GB/T6671.3~1986 |
| 摆锤冲击试验(155，0℃) | 10个样均未破裂 | / |
| 液压试验23℃，1h 环应力16MPa | 无渗漏，未破裂 | GB/T6111-1985 |
| 液压试验93±2℃，1000h 环应力3.5 MPa | 无渗漏，未破裂 | GB/T6111-1985 |
2、纳米抗菌聚丙烯管材专用料的卫生学评价
四川省卫生防疫沾，根据卫生部、建设部《生活饮用水卫生监督管理办法》 和《四川省生活饮用水卫生监督管理办法》的规定，对成都正光科技股份有限公司生产的纳米抗菌聚丙烯管材专用料及其管材， 进行全面的卫生检测，检测结果见表3。
纳米抗菌聚丙烯管材专用料及其管材卫生安全性检验结果 表3
| 项 目 | 单 位 | 测定结果 | 对照 | 卫生要求 | 评价 |
| 色度 浑浊度 臭味 肉眼可见物 PH 铁 锰 铜 锌 挥发酚类 铬 铅 蒸发残渣 高锰酸钾消耗量 镉 氟化物 银 硝酸盐氮 三氯甲烷 四氯化碳 砷 汞 |
度 度 描述 描述 / mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L μg/L μg/L mg/L mg/L |
＜5 0.1 无异臭、味 无 6.85 ＜0.03 ＜0.01 ＜0.02 ＜0.04 ＜0.002 ＜0.005 ＜0.002 322.5 0.74 ＜0.0002 ＜0.1 ＜0.001 ＜1 4.03 0.26 ＜0.005 ＜0.0005 |
＜5 0.1 无异臭、味 无 6.91 ＜0.03 ＜0.01 ＜0.02 ＜0.04 ＜0.002 ＜0.005 ＜0.002 322.0 0.69 ＜0.0002 ＜0.1 ＜0.001 ＜1 2.57 0.09 ＜0.005 ＜0.0005 |
不增加色度 增加量≤0.5 无异臭、味 不产生任何肉眼可见碎片杂物 不改变PH ≤0.03 ≤0.01 ≤0.1 ≤0.1 ≤0.002 ≤0.005 ≤0.005 增加量≤10 增加量≤2 ≤0.001 ≤0.1 ≤0.005 ≤2 ≤6 ≤0.3 ≤0.005 ≤0.001 |
合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 |
卫生检测结果表明，纳米抗菌聚丙烯管材专用料及其管材， 所测项目均符合《生活饮用水输配设备及防护涂料的安全性评价标准》（GB/T17219-1998） 的要求，可用于生活饮用水输配系统。
3、纳米抗菌聚丙烯管材专用料抑菌效果评价
为了检验纳米抗菌聚丙烯管材专用料的抗菌效果，四川省卫生防疫站参照 《消毒与无菌试验技术规范》，测试0.5%纳米抗菌聚丙烯管材专用料（NPP-R）浸泡液不同作用时间的抗菌效果， 检验结果如表4、表5。
0.5%NPP-R浸泡液对总细菌抗菌效果 表4
| 不同浸泡时间（h）平均抗菌率（%） | |||||||
| 2.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 | 15.0 | 20 | 24 | 活菌对照 (cfu/ml) |
| 75.23 | 80.11 | 94.16 | 96.19 | 99.21 | 99.98 | 100 | 2.34×106 |
0.5%NPP-R浸泡液对大肠杆的抗菌效果 表5
| 不同浸泡时间（h）平均抗菌率（%） | |||||||
| 2.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 | 15.0 | 20 | 24 | 活菌对照 (cfu/ml) |
| 766.1 | 81.40 | 94.16 | 96.17 | 99.51 | 99.99 | 100 | 2.39×106 |
试验结果表明，0.5%的纳米抗菌聚丙烯管材专用料，浸泡时间越长， 抗菌效果越好，当浸泡时间达到24h，抗菌效果已达到100%。说明饮用水与纳米抗菌聚丙烯管材接触时间超过24小时， 即成为无菌饮用水。
结论：综上所述，以纳米蒙脱土、纳米抗菌剂和聚丙烯为原料， 用插层复合技术制备的纳米聚丙烯管材专用料，不仅具有优异的技术性能，各项指标全面超过进口PP-R管材专用料， 而且，经过卫生学评价，卫生性能优良，其管材可用饮用水输配系统，并具有独特的抗菌功能， 抗菌率达100%，用纳米抗菌聚丙烯管材输送饮用水，可制成无菌水，这对于"以水洗为净"的人们， 保护健康具有十分重要的意义。
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